À Saclay, du nylon usé et un microscope quantique passent au banc d’essai

À Saclay, deux équipes du CEA-Iramis vont consacrer les prochains mois à transformer des travaux de laboratoire en preuves de concept mesurables. NYLCO₂ veut fabriquer, à partir de déchets de nylon, des matériaux capables de fixer du CO₂. MQUT cherche à réunir dans un même instrument plusieurs façons d’observer les propriétés électroniques de matériaux quantiques.

Les deux projets ont été retenus par Poc In Labs, le programme de prématuration de l’Université Paris-Saclay. À partir de septembre, ils disposeront de six à douze mois pour produire une preuve de concept susceptible d’ouvrir une nouvelle phase de développement.

Pour NYLCO₂, le pari part d’un travail déjà engagé depuis plusieurs années par Marie Kobylarski et son équipe. Leur procédé décompose chimiquement des polyamides, la famille de plastiques à laquelle appartient le nylon, pour fabriquer de nouveaux polymères riches en fonctions aminées. Le projet UPNYL avait déjà été sélectionné par Poc In Labs en 2023, puis UPCYCLON avait reçu 150 000 euros du Conseil européen de la recherche pour poursuivre cette voie.

Le nouveau projet teste une application précise de ce procédé : la capture du dioxyde de carbone. Les matériaux contenant des amines sont déjà étudiés pour ce rôle, car celles-ci peuvent réagir avec le CO₂. Pour devenir utile, un tel sorbant doit en capturer suffisamment, rapidement, sans demander trop d’énergie pour être régénéré et sans perdre ses performances après plusieurs cycles. Aucune performance propre à NYLCO₂ n’est encore publiée. La phase qui commence doit précisément permettre de les mesurer.

MQUT vise un tout autre objet : les matériaux quantiques, dont les propriétés électroniques peuvent changer fortement selon l’endroit et l’échelle auxquels on les observe. L’ARPES permet d’en cartographier la structure électronique en fonction de l’énergie et de l’impulsion des électrons. Le microscope à effet tunnel, ou STM, descend jusqu’à l’échelle atomique.

Associer ces deux techniques n’est pas inédit. À Saclay, l’ambition est d’y ajouter notamment la mesure du bruit de grenaille, ces minuscules fluctuations du courant qui renseignent sur la charge transportée et les corrélations entre électrons. L’équipe de Preden Roulleau travaille déjà sur ces mesures dans le graphène et la nanoélectronique quantique. MQUT cherche à réunir ces compétences dans un même instrument.

Les deux projets révèlent ainsi deux spécialités du plateau de Saclay : la chimie des matériaux et l’instrumentation quantique. Leur enjeu immédiat est de faire apparaître des performances assez nettes pour justifier l’étape suivante. Les prochains mois serviront à mesurer combien de CO₂ le matériau issu du nylon peut réellement fixer et quelles informations supplémentaires MQUT peut extraire d’un matériau quantique.